iSrv – Intelligentes Servicesystem

Produktbeschreibung

Durch Ausfälle von Maschinen und Anlagen entstehen hohe Kosten, weshalb diese vermieden werden sollten. Insbesondere die Betreiber von Anlagen versuchen daher solche Ausfälle um jeden Preis zu vermeiden. Hersteller von Anlagen reagieren auf diesen Bedarf, indem sie ihren Kunden ein individuelles Servicepaket liefern, welches den Nutzen maximiert indem Ausfälle minimiert werden. In diesem Bericht werden aktuelle Forschungsergebnisse präsentiert, welche zeigen, wie mithilfe von Low-Code Plattformen die Entwicklung Smarter Services beschleunigt werden kann. Das Zusammenspiel von Anlagenbauern und Anlagenbetreibern, sowie die Einbindung externer Anbieter von digitalen Dienstleistungen steht dabei im Fokus. Es werden dabei sowohl theoretische Grundlagen und Konzepte, als auch konkrete Anwendungsbeispiele aus der Fertigungsindustrie präsentiert. Der Einsatz von Augmented und Virtual Reality für Wartungs- und Instanthaltungsarbeiten stellt ein weiteres Beispiel eines Smarten Services dar.

Abschlussbericht
Verbundforschungsprojekt
iSrv – Intelligentes Servicesystem
Dieses Forschungs- und Entwicklungsprojekt wurde durch das Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF) im Programm „Innovationen für die Produktion, Dienstleistung und Arbeit von morgen“ (02K16C010 – 02K16C019) gefördert und vom Projektträger Karlsruhe (PTKA) betreut. Die Verantwortung für den Inhalt dieser Veröffentlichung liegt bei den jeweiligen Autoren.

Inhaltsverzeichnis
1 Einleitung ……………………………………………………………………………………………………………. 1
Motivation und Zielstellung…………………………………………………………………………….. 1
Konzept der Intelligenten Serviceplattform ………………………………………………………. 1
2 Smart Services im Maschinen- und Anlagenbau ………………………………………………………. 3
Einleitung……………………………………………………………………………………………………… 3
Qualitative Expertenstudie zu Smart Services im Maschinen- und Anlagenbau …….. 3
2.2.1 Eigene Strategien und digitale Geschäftsmodelle entwickeln……………………….. 3
2.2.2 Services transparent und klar beschreiben…………………………………………………. 3
2.2.3 Datensammlung und -aufbereitung organisieren………………………………………… 4
2.2.4 Datenschutz sicherstellen ………………………………………………………………………… 4
2.2.5 Mitarbeiter für Serviceplattformen qualifizieren ………………………………………… 4
Empirische Studie zu Leistungsangeboten von Smart Services im Maschinen- und
Anlagenbau…………………………………………………………………………………………………………….. 4
Management von Smart Services…………………………………………………………………….. 6
Design Thinking……………………………………………………………………………………………… 7
Neue Geschäftsmodelle entwickeln …………………………………………………………………. 7
2.6.1 Bestehendes Produkt mit Smart Service ergänzen………………………………………. 7
2.6.2 Neues Produkt mit neuem Smart Service …………………………………………………… 8
2.6.3 Produktlosen Smart Service entwickeln……………………………………………………… 8
Service Engineering und Serviceerbringung………………………………………………………. 8
Zusammenfassung…………………………………………………………………………………………. 9
Literaturvereichnis…………………………………………………………………………………………. 9
3 Konzept einer Low-Code Plattform ………………………………………………………………………. 11
Ausgangssituation und Problemstellung…………………………………………………………. 11
Lösungsansatz Low-Code………………………………………………………………………………. 12
Ausprägung einer Low-Code-Plattform am Beispiel Simplifier…………………………… 12
3.3.1 API & Integration…………………………………………………………………………………… 12
3.3.2 App Erstellung ………………………………………………………………………………………. 13
3.3.3 Market Place…………………………………………………………………………………………. 13
3.3.4 Endgeräte …………………………………………………………………………………………….. 13

3.4 Individualisierte Kommunikationsbausteine am Beispiel OPC/UA ……………………… 13
3.4.1 Implementierung…………………………………………………………………………………… 14
3.4.2 Nutzung mittels Business-Objekten…………………………………………………………. 15
Anwendungsfälle und Ausblick………………………………………………………………………. 16
4 Servicesysteme am Beispiel von Textilmaschinen…………………………………………………… 18
Untersuchung Fallbeispiele – Anwendungsfälle ………………………………………………. 18
Cloudbasierte Analyse der Maschinendaten……………………………………………………. 23
4.2.1 Viertes Fallbeispiel Störmeldungen …………………………………………………………. 27
Services und deren Umsetzung ……………………………………………………………………… 29
Erfolgsaussichten digitaler Service für die Zukunft …………………………………………… 36
5 Realisierung und Bereitstellung von Smart Services auf Edge-Geräten in einem
industriellen Umfeld mit Hilfe von cloudbasierter Datenanalyse und Modellbildung ………… 39
Einleitung……………………………………………………………………………………………………. 39
Datenerfassung im industriellen Umfeld am Beispiel von Textilmaschinen…………. 39
Edge Device Management und bidirektionale Datenkommunikation…………………. 40
CloudPlug Edge ……………………………………………………………………………………………. 41
Das Basissystem des SOTEC CloudPlug edge……………………………………………………. 42
Remote Device Management………………………………………………………………………… 42
Datenanalyse und Modellbildung für kundenspezifische Anwendungsfälle ………… 43
Datenexploration, -aufbereitung und -visualisierung ……………………………………….. 45
Smart Service Energieverbrauchs-Vorhersage…………………………………………………. 46
Smart Service “Thermische Belastung der stehenden Kette”…………………………….. 46
Literaturverzeichnis ……………………………………………………………………………………… 47
6 Intelligente Services aus der Cloud……………………………………………………………………….. 48
Motivation und Hintergrund …………………………………………………………………………. 48
Umsetzung von Analysebausteinen ……………………………………………………………….. 49
Demonstrator mit Firma Brückner …………………………………………………………………. 53
Literaturverzeichnis ……………………………………………………………………………………… 55
7 Anreicherung von Online-Modellen mit Informationen…………………………………………… 56
Anreicherung von Modellen mittels grafischer Visualisierung …………………………… 56
Cloudbasierter Augmented-Reality Baukasten ………………………………………………… 58

Eingriffsmöglichkeiten zur Optimierung von Prozessparametrierungen……………… 59
Literaturverzeichnis ……………………………………………………………………………………… 62
8 Entwicklung eines VR-Schulungssystems……………………………………………………………….. 63
Einleitung……………………………………………………………………………………………………. 63
8.1.1 Visualisierung realer Maschinendaten……………………………………………………… 63
8.1.2 Ausgangslage und Projektbeschreibung …………………………………………………… 63
8.1.3 Datenstruktur und Visualisierung ……………………………………………………………. 63
8.1.4 Übertragung und Optimierung für Virtual Reality ……………………………………… 64
8.1.5 Fazit und weiterführende Gedanken ……………………………………………………….. 64
Schulungsszenario ……………………………………………………………………………………….. 65
8.2.1 Ausgangslage und Projektbeschreibung …………………………………………………… 65
8.2.2 Umsetzung des Prototyps ………………………………………………………………………. 65
8.2.3 Informationsvermittlung………………………………………………………………………… 66
8.2.4 Fazit und weiterführende Gedanken ……………………………………………………….. 66
Konzept eines erweiterten Anwendungsfalls…………………………………………………… 66
8.3.1 Ausgangslage und Projektbeschreibung …………………………………………………… 66
8.3.2 Schulungsstruktur………………………………………………………………………………….. 67
8.3.3 Variable Schulung………………………………………………………………………………….. 67
8.3.4 Fazit und weiterführende Gedanken ……………………………………………………….. 68
9 Simulationsplattform und VIBN für intelligente Services …………………………………………. 69
Nutzung der VIBN / Simulationsplattform begleitend zum Betrieb der Anlagen ….. 69
Modellierungsbaukasten für intelligente Services ……………………………………………. 71
9.2.1 Motivation / Problembeschreibung…………………………………………………………. 71
9.2.2 Konzeption eines Modellierungsbaukastens für Verhaltensmodelle ……………. 71
9.2.3 Integrationsschnittstelle für Servicesysteme auf Basis der GUI-Plattform
„Simplifier“………………………………………………………………………………………………………… 73
Visualisierung der Simulationsergebnisse ……………………………………………………….. 74
9.3.1 VR/AR-Visualisierungsbausteine für intelligente Services …………………………… 74
9.3.2 Anbindung von VR/AR über cloudbasierte Systeme…………………………………… 74
Fazit……………………………………………………………………………………………………………. 77
Literaturverzeichnis ……………………………………………………………………………………… 78

10 Anwendungsfälle bei Bosch ……………………………………………………………………………… 79
Rahmengebender Anwendungsfall ………………………………………………………………… 80
Qualitätskontrolle des Druckvorgangs mit Methoden der Bildverarbeitung ……….. 82
Datentransparenz im globalen Fertigungsverbund…………………………………………… 83
Bedienoberfläche für den globalen Fertigungsverbund mit Simplifier………………… 84
Echtzeit-Visualisierung am digitalen Zwilling …………………………………………………… 85
Speicherung von Sensordaten in Google BigQuery…………………………………………… 86
Bereitstellung der iSrv-Toolbox-Services in der Arena2036……………………………….. 86
Darstellung von Handlungsanweisungen durch virtuellen Werker …………………….. 86
Services mit konkretem Kundennutzen am Beispiel Sonderwerkzeug ………………… 87
Erfahrungen aus iSrv …………………………………………………………………………………. 88
10.10.1 Hoher Aufwand für die Datenerfassung………………………………………………… 88
10.10.2 Hohe Hürden für Datentransfers………………………………………………………….. 88
10.10.3 Heterogenität der Anwendungsfälle erschwert die Identifikation generischer
IT-Architektur…………………………………………………………………………………………………….. 89
Verwendung der Ergebnisse ………………………………………………………………………. 89

Keywords: Industrie 4.0, Smart Services, Augmented Reality, Virtual Reality, Low-Code Plattform, Service Plattform, Edge Computing, Verbundforschungsprojekt, iSrv - Intelligentes Servicesystem, ISW, Universität Stuttgart,